厚板热弯曲成形的刚粘塑性有限元数值模拟研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文厚板热弯曲成形的刚粘塑性有限元数值模拟研究姓名：陈忠家申请学位级别：硕士专业：金属塑性加工指导教师：洪深泽2000.6.1厚板热弯曲成形的刚粘塑性有限元数值模拟研究摘要／板料冲压成形是⋯种十分重要的制造技术，在汽车、航空和电器等工业部门中都有着广泛的应用。由于成形过程的复杂性，非线性大变形板壳理论是当前国际力学界的研究热点，而板料成形过程的有限元数值模拟则是这一热点的应用中心课题，具有十分重大而深远的理论和现实意义，近十年来也显得尤为活跃：本文结合课题“汽车车轮弹性挡圈热弯工艺的开发研究”，采用刚粘塑性有限元法模拟分析了厚板的热弯曲成形过程，对刚粘塑性有限元法在板料成

2、形数值模拟中的应用理论和实旅过程进行了比较全面而系统的研究。r板料成形过程是一种同时包含几何、材料和边界条件三重非线性的大变形塑性问题，只有采用有限变形理论才能正确刻划板料成形的这一特点。j笨文基于有限变形理论的应力、应变表述，重新推导了大变形条件下刚粘塑性有限元法的虚功方程和势能泛函，并提出了一种新的体积不变条件的处理方法，自行推导了大变形条件下刚粘塑性材料的本构方程。通过对大变形问题的几种解法的比较分析，最后建立了』玎U，L法求解板料成形问题的刚粘塑性有限元计算列式。噙散的单元是有限元分析的基本单位。)本文建立了一种能够用于厚板成形分析的协调板单元模型，具有良好的性能，计算格式也比较简单

3、。另外，本文还对有限元刚度矩阵的存贮、方程组的求解以及数值模拟实旖过程中一些关键技术问题的处理进行了研究，并提出了一种刚度矩阵的变带宽一维存贮的算法和基于三角形单元划分的等值线绘制的算法。最后，本文进行了实验研究，论证了弹性挡圈热弯工艺方案的可行性和有限元数值模拟程序系统的可靠性。关键词：数他模拟，刚粘荆性≯r限元法，板制，有瞅变形，热弯lfAStudyofRigid—ViseeplastiCFinireEIementSimuIationforHotBendingofThiokSheetAbastractSheetmetalformingisanimportantmethodofmanufa

4、cturing．ItiSaverydlfficultprojectbecausesheetmetalformingincludesthreekindsofnon一1inearsuchasmaterial，geometricalandboundaryconditien．Thefieldofsheetmetalferminganalysisisanattractiveonebecauseoftheenormousimportanceofthesubjecttotheeconomicsofindustrializedcountries．Inthisarticle．thedevelophistory

5、ofthisareaisroyiewedwithfocusonconstirutiverelations，discretizationmethods，methodsforapplyingboundaryconditions，andthesolutionschemesofnon—iinearproblem．Basedonthefinitedeformationtheory，thevirtualworkequationandtherigid—viseeplasticstress—strainrelationarere—deriredforcleanermeaningpurpose．Aeightn

6、odedegeneratedsheetelementformulationisjntroducetodiscretetheMindlinequi1ibriumequations．AS01Utionschemeisderiredtos01vethediscreteMindlinequilibriumequationswithUpdatedLagrangiandescription(U．L．)．Theassemblageoftheglobalstiffnessmatrixisunnecessary．Solessmemoryisrequied，morecomplexproblemcanbesolv

7、edwiththecomputerswithsameresources．Thenon一1inearityisreducedandtheconvergeiseasiertobeacquled．ThecalculatedresultUSingthismethodiscomparedwithexperIment．Keywords：NumericalSimulationRigid—ViseeplasticFinite